摘要:瀝青混凝土公路在我國(guó)的公路總里程中所占的比例越來(lái)越多，尤其是隨著各地經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，重載車輛數(shù)量的急劇上升，新建公路路面的抗裂性能，是保障車輛安全運(yùn)輸與隨行人員人身安全的一個(gè)重要條件。筆者對(duì)所在市區(qū)的十余條省級(jí)、城際的公路進(jìn)行了實(shí)地考察;并根據(jù)考察結(jié)果，對(duì)路面的開(kāi)裂原因進(jìn)行了總結(jié);結(jié)合筆者自身的工作經(jīng)驗(yàn)與研究，對(duì)瀝青混凝土路面的防裂施工技術(shù)進(jìn)行了淺要的研究。

關(guān)鍵詞:瀝青混凝土 防裂 施工技術(shù)

0 引言

路面開(kāi)裂是世界各國(guó)在路面使用過(guò)程中普遍遇到的主要病害之一。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各地重載車輛數(shù)量的急劇上升以及部分超載現(xiàn)象的存在，對(duì)我國(guó)現(xiàn)有公路的使用壽命和維修帶來(lái)了很多的難題，加之自然環(huán)境因素對(duì)路面的破壞，能否保障路面狀況的穩(wěn)定，直接影響著車輛安全運(yùn)輸與隨行人員人身安全;而公路的抗裂性能是保證公路運(yùn)輸安全的重要指標(biāo)。筆者對(duì)某市十余條(2條城際高速路，3條普通公路，2條環(huán)城高速公路，2條省道，3條國(guó)道)省級(jí)、城際的主干公路進(jìn)行了實(shí)地考察，其中包括瀝青路面6條，水泥路面2條，瀝青混凝土混合路面4條;發(fā)現(xiàn)每條公路的部分路段都存在不同程度的裂縫。其中某條城際公路路段存在約100米長(zhǎng)、比較嚴(yán)重的網(wǎng)裂，路面損壞嚴(yán)重，部分瀝青路面接近碎石狀;該轄區(qū)的高速路段為瀝青混凝土路面，因長(zhǎng)期的使用，已存在隨混凝土層斷面形成的塊裂;市區(qū)的內(nèi)二、三環(huán)混凝土路面存在部分因氣候原因引起的隆起、凹陷地段，但損壞較輕;其他路面也存在開(kāi)裂情況，不再一一贅述。本文根據(jù)路面的考察結(jié)果，對(duì)路面的開(kāi)裂原因進(jìn)行了總結(jié);并結(jié)合筆者自身的工作經(jīng)驗(yàn)與研究，對(duì)瀝青混凝土路面的防裂施工技術(shù)進(jìn)行了淺要的研究。

1 路面開(kāi)裂成因分析

路面的開(kāi)裂與路面材料的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、組成、形式以及交通載荷、施工狀況和各類環(huán)境因素等的作用息息相關(guān)。對(duì)開(kāi)裂原因的分析，有助于解決路面的開(kāi)裂問(wèn)題。根據(jù)實(shí)際考察的結(jié)果仔細(xì)分析對(duì)比后，將本市路面開(kāi)裂的問(wèn)題歸納如下:

1.1 路面疲勞 由于一條瀝青路面的省際公路長(zhǎng)期處于高交通載荷的狀態(tài)，使得部分路面出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂裂縫。這種疲勞開(kāi)裂可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的損壞，包括基底層、基層面層的疲勞損壞。在瀝青表面磨耗層的疲勞裂縫已延伸至整個(gè)路面，部分路段已出現(xiàn)了龜裂。另一條瀝青混凝土城際公路的部分路段，也因使用年限較長(zhǎng)，在混凝土層已出現(xiàn)小面積的塊裂，如果再不對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)修，可能在交通載荷的作用下，裂縫將會(huì)延伸至磨耗層，并最終發(fā)展成為龜裂而影響行車安全。

1.2 路面結(jié)構(gòu)發(fā)生形變 在此次考察中發(fā)現(xiàn)，路面結(jié)構(gòu)發(fā)生形變的公路主要發(fā)生在2條混凝土公路路面與5條瀝青混凝土結(jié)構(gòu)的公路路面。而產(chǎn)生路面裂縫的主要影響因素是由季節(jié)變化引起的，裂縫產(chǎn)生的原因主要是因氣溫對(duì)基層與路面的影響。基層與路面的溫差產(chǎn)生應(yīng)力徐變?cè)斐勺陨隙麻_(kāi)裂或者自下而上開(kāi)裂的破壞形式。前者是由于路面材料變形引起的;后者是由于瀝青、瀝青混合料與混凝土收縮性能不一致引起的，也稱反射裂縫。產(chǎn)生機(jī)理可以從應(yīng)力分析和結(jié)構(gòu)分析兩方面解釋。

應(yīng)力分析:混凝土鋪設(shè)在基層上面并與基層附著在一起，外界氣溫的變化導(dǎo)致混凝土層發(fā)生膨脹形變。由于混凝土路面多以一定間隔留一施工縫，當(dāng)混凝土塊發(fā)生形變時(shí)，就會(huì)與相鄰的混凝土塊產(chǎn)生橫向的作用力，最終在施工縫處的隆起，導(dǎo)致路面受損;瀝青混凝土層在外界氣溫的變化下產(chǎn)生收縮形變，這種恒應(yīng)力超過(guò)了瀝青混合料本身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，無(wú)限連續(xù)板體的結(jié)構(gòu)在底面摩擦力下，路面被拉斷出現(xiàn)凍裂。

結(jié)構(gòu)分析:混凝土層多由水泥砂礫按一定比例攪拌制成，在成型后的自然干燥過(guò)程中，會(huì)發(fā)生徐變干燥收縮而產(chǎn)生裂縫。這種裂縫隨著公路運(yùn)營(yíng)后，在交通載荷的作用下，逐漸發(fā)展成為具有破壞性質(zhì)的裂縫;瀝青在冬季時(shí)很容易破碎，不能承受溫縮引起的拉伸應(yīng)力而產(chǎn)生開(kāi)裂，這也是混凝土路面和瀝青混凝土路面產(chǎn)生裂縫的最早原因之一。

1.3 路基土發(fā)生形變 由于本市部分地區(qū)的路基土層較為疏松，導(dǎo)致路面在交通載荷的作用下發(fā)生沉降，其中較為嚴(yán)重的沉降共有4處，沉降最嚴(yán)重的路段長(zhǎng)度近1000m，路面下降約15cm，部分路面基本損壞。因路基沉降，經(jīng)常出現(xiàn)短時(shí)間的交通堵塞情況。路基的形變已經(jīng)導(dǎo)致局部路段的承載力發(fā)生變化，裂縫貫穿于公路的各個(gè)結(jié)構(gòu)層。引起這種裂縫的原因很多，本市的情況主要為路基土層較為疏松，加之此路段與城市排水溝相鄰，土體內(nèi)部含水量隨季節(jié)的變化最終導(dǎo)致了上述狀況。

1.4 設(shè)計(jì)與施工不當(dāng)造成的路面開(kāi)裂 隨著本地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸量日益增大，原有國(guó)道已不能滿足高負(fù)荷的運(yùn)輸需求。為節(jié)省土地資源，本市在2004年對(duì)其中一條重要國(guó)道進(jìn)行了拓寬，由原來(lái)的雙向雙車道拓寬至雙向四車道，但由于基礎(chǔ)承載力的橫向變化，在原有老路基邊緣處出現(xiàn)了縱向裂縫，部分路段裂縫明顯，存在較為嚴(yán)重的安全隱患。由于人為因素，部分路段在修補(bǔ)后，短時(shí)間內(nèi)再次損壞，部分原因是因修補(bǔ)原料的質(zhì)量問(wèn)題(油石比低、礦料級(jí)配不良、瀝青混合料溫度加熱過(guò)高等)造成的。

2 瀝青混凝土路面防裂施工技術(shù)的研究

通過(guò)對(duì)本市公路路面開(kāi)裂情況的實(shí)地調(diào)查分析后，總結(jié)各個(gè)裂縫的成因，對(duì)瀝青混凝土路面防裂的施工技術(shù)進(jìn)行了淺顯的研究，主要工作包括路基抗裂施工技術(shù)、混凝土層抗裂技術(shù)和瀝青路面抗裂技術(shù)研究三個(gè)方面。

2.1 路基抗裂施工技術(shù) 通過(guò)對(duì)市區(qū)周邊地區(qū)公路路線地質(zhì)的實(shí)地考察，本地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造為10m深度內(nèi)以沙質(zhì)土壤為主。針對(duì)本市區(qū)的土壤結(jié)構(gòu)，通過(guò)采集的土樣和筆者施工經(jīng)驗(yàn)，瀝青混凝土公路可以在本市管轄地區(qū)推廣應(yīng)用。結(jié)合2006年參與修建的省級(jí)瀝青混凝土獲得的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)具體的施工方法在1條國(guó)道沉降的補(bǔ)修中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。因該國(guó)道發(fā)生沉降路段與城市排水溝相鄰，且路基土層較為疏松，對(duì)修補(bǔ)后仍有可能會(huì)發(fā)生沉降的路基點(diǎn)，采取在碎石底層下預(yù)埋大塊石料，增加抗壓能力，加厚碎石層厚度15cm，蹍平填。為保證路基的穩(wěn)定行，三合土層的用土來(lái)自鋪設(shè)碎石時(shí)取出的土壤，與石灰按4:1比例混合均勻后鋪設(shè)碾實(shí)，各層物料粒度由底層向上依次降低。經(jīng)過(guò)上述方法補(bǔ)修后，該路段已安全使用四年，暫未發(fā)現(xiàn)路基沉降現(xiàn)象。

2.2 混凝土層抗裂技術(shù) 從開(kāi)裂機(jī)理分析，防止混凝土層開(kāi)裂的關(guān)鍵在于降低混凝土拉應(yīng)力。主要通過(guò)降低混凝土收縮量和減輕層間限制，將強(qiáng)限制轉(zhuǎn)化為弱限制的途徑解決。膨脹補(bǔ)償收縮技術(shù)在路面工程中運(yùn)用還很少，該技術(shù)主要用于混凝土的防裂、自應(yīng)力、防水、防滲等，通過(guò)膨脹水泥和膨脹劑消除層間粘結(jié)剪應(yīng)力，在上述國(guó)道鋪設(shè)混凝土層的時(shí)，通過(guò)加入膨脹劑后混凝土層因收縮引起的細(xì)微裂縫少于未加膨脹劑的裂縫30%左右。此法簡(jiǎn)單、效果明顯，且膨脹劑價(jià)格便宜，宜在新建公路中推廣使用。

在可能發(fā)生沉降的路基處的混凝土層處，加雙層10cm孔徑的六邊形鋼筋蜂窩網(wǎng)格，增強(qiáng)混凝土的抗拉應(yīng)力。最后就是混凝土層的欲開(kāi)裂技術(shù)的應(yīng)用。在路面施工階段溫度應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)鋸縫，釋放混凝土的溫度收縮應(yīng)力。下午澆筑的混凝土在次日混凝土溫度升高至混凝土澆筑溫度前鋸縫。對(duì)各條混凝土公路裂縫的實(shí)地調(diào)查分析，可以看出上午澆筑的混凝土發(fā)生施工斷板的問(wèn)題較多，其斷裂的原因即由晝夜溫差造成混凝土板收縮而發(fā)生斷裂，所以建議施工單位根據(jù)所使用水泥的強(qiáng)度增長(zhǎng)速度確定鋸縫時(shí)間，一般強(qiáng)度增長(zhǎng)較快的水泥，上午澆筑的混凝土板當(dāng)天鋸縫，下午澆筑的混凝土板次日清晨鋸縫。

2.3 瀝青路面層抗裂技術(shù) 瀝青路面層的抗裂能力主要取決于骨料特征、瀝青計(jì)量和粘結(jié)劑的特性。骨料通過(guò)膨脹系數(shù)與粘結(jié)劑的粘結(jié)性相互作用，尤其是粘合劑含量特性在抵抗開(kāi)裂中起主導(dǎo)作用。因此，在選擇粘結(jié)劑時(shí)，一定要保證粘結(jié)劑的含量。目前通常采用聚合物-瀝青的方法滿足這一綜合目的。一般使用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和醋酸乙烯基乙烯作為聚合物材料。在2006年的施工中，就曾發(fā)生油石比比設(shè)計(jì)值底的情況，發(fā)生次情況的原因一般是油泵出現(xiàn)故障，三相電只有兩相電工作或輸油管堵塞而未及時(shí)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致輸油量減少，這樣砂石料輸送數(shù)量正常，實(shí)際油石比值則小于設(shè)計(jì)值造成。此外，礦料加熱溫度過(guò)高也是瀝青路面開(kāi)裂的一個(gè)重要原因。當(dāng)加入得瀝青和礦料在攪拌中因溫度過(guò)高而導(dǎo)致瀝青高溫灼焦。這時(shí)的瀝青混合料呈暗灰色，亮而脆、沒(méi)有粘結(jié)性，用手搓呈碎顆粒且不粘手。攤鋪碾壓時(shí)，瀝青混合料便不成形、不定位，隨著壓路機(jī)鋼輪的滾動(dòng)而推移，此時(shí)必須更換成品瀝青混合料。在JTJ規(guī)范中，瀝青的加熱溫度135~160℃，碾壓溫度為110~140℃之間。

3 瀝青路面抗裂施工過(guò)程

3.1 清掃并修整下部混凝土層，保證混凝土層表面無(wú)灰塵，并將鋸縫處以瀝青灌實(shí)，檢查整修可能存在垂直位移的混凝土板，具體措施為可用破碎機(jī)將此板破碎成80~120cm大小不等的幾塊，再清掃干凈整平。

3.2 作為夾層體系一部分的瀝青砂層，其上層需要一層300~500g/m2的乳化瀝青作為粘層油。在合適溫度下，加入纖維和聚合物，用光輪壓路機(jī)壓實(shí)。

3.3 在施工中對(duì)瀝青路面層實(shí)施欲開(kāi)裂技術(shù)，并用乳化瀝青注入縫中。此法在2006年的省道施工中，因某段公路路基發(fā)生沉降的概率較大，對(duì)這一部分路段采用了欲開(kāi)裂技術(shù)。由使用結(jié)果可知，此段公路在最近幾年的運(yùn)行中確實(shí)發(fā)生了部分混凝土板沉降的現(xiàn)象，因已對(duì)路面實(shí)施欲開(kāi)裂，路面的開(kāi)裂也得到了有效控制，達(dá)到了當(dāng)初的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)筆者所在市區(qū)的十余條省級(jí)、城際公路實(shí)地考察結(jié)果，對(duì)路面的開(kāi)裂原因進(jìn)行了總結(jié)。結(jié)合筆者自身的工作經(jīng)驗(yàn)與研究，對(duì)瀝青混凝土路面的路基抗裂施工技術(shù)、混凝土層抗裂技術(shù)和瀝青路面抗裂技術(shù)三個(gè)方面進(jìn)行了淺顯的研究。瀝青混凝土公路對(duì)土質(zhì)疏松地區(qū)的較強(qiáng)適應(yīng)性以及較高的交通載荷能力，使其在新建公路中的應(yīng)用越來(lái)越多。對(duì)瀝青混凝土公路抗裂的施工技術(shù)的研究，為延長(zhǎng)公路的使用壽命，保證公路運(yùn)行安全提供了重要的參考資料。

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